Борн М.,Вольф Э. - Основы оптики (1070649), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Солнечный свет, обладающий пепрерывпьш спектром, проходя через бо.цж хгыодные газы солнсчнг1й атмосферы, поглощается в атмосфере именно па тех длинах волн, которые колупают ганн газы. Это глкрытие положило начало развити!о спектрального анализа, в основе которого лежит угверждепис, что всс газообразные химические элементы ощ!ада!от характерным линсйчатым спектром. Изучение этих спектров было и остается главной задачей физических исслетований; поскольку в таких экспериментах свет является предметом последования и испшчьзуются оптические метгыы, спектрзльшлй анализ рассматривается иногда как часть оптики. Однаковопрос об излучении и поглощении света атомамн относится пе к одной только о!пике, так как н пего входит и механика самого атома; спскз ральныс закономсрнсхпп раскрывают не столько природу света, сколько стр) ктур) излучаю!цих часчиц.
Таким образом, спек!.роскопия из части оптики !!остепенно преиратклась в самостоятельную дисциплину, дающую экспериментальное обоснование атомной и молекулврной физике. Эти вопросы, однако, выходят за рамки настоящей книги. Что касается методов, то са временем стало ясно, что «лзссическан механика пе в состою!ии дать правильное описание ивленпй, происходящих внутри атомов, и сс следует заменить квантовой теорией, история которой началась в 1900 г.
с работы Макса Планка (1858 †19 гг.) (45). Г!рпменив ю у теорию к атому, Нильсу Бору (род. в 1885 г.) "*) (46) удалось в 1913 г. обьяснить простые закономерности в лпнейчатых спектрах газов. На основе зтах первых работ и все возраста!ошего количества экспериментальных данных развилась современная квантовая механика (!'сйзснбсрг, Борн, Иордая, дс Бройль, Шредингер, Дирак) 147 — 52). С ее помощью удалось существенно увеличить наши познания о структуре зтомов и молекул. Кваптовзя теория охаззла сильное влияние на наши предгтавления о природе спета. Лаже в своей первоначальной форме (в теории Планка) квантовая теория содержача предположение, полиостшо противоречащее классической физике, а именно преппюожеяне, что колебательная элект!шческвя система передает свою энергию электромагннж4оыу полю не непрерывно, а лишь коночными порпиями, илн «квантами» ь — Ич, величины которых пропорпиопальны частотесвстач, ай=6 55 1О м эре!ггх — постоянная Планка' ").
Митино у!верждать, что наличие постоянной Ь отличаег современную физику от старой. Про~ало довольно много времени, прежде чем физики пачностью осознали парадоксально!й, почтя лрраппональиый смысл ураопеиия 11ланка в — Ив. Заслуга в этом принадлежит в основном Эйпппейну и Бору.
В 1905 г. Эйнштейн (1879 — !955 гг.) нз основании теорян Планка возродил в ионой форме корпускулярную теорию света !531, предположив, гго планковские кванты энергии существу!от в виде реальных частиц света, названных нм сггшогыли кзаллшли, или Фотоламп. Таким образам, ему удалось обьяснить нскглорые явления, открытые ранее в связи с,превращением энергии света в энергию ") Воллвсток '(!788 — 4828 гг.) квбвжлвл втв линии в !802 г. !481, однвка ов ве оценил лвоо открытие к воворво вх нвтерврвткроввв. ' ) Бор уиор в 4262 г. (Примо ред.) ""] В взвоза!ов кровя считаема, что И б,82491 !О-в! вргдвк. (Пряж рвд.) исто»навскок звелзввз 21 частиц н необъяснимые с помощью волновой теории. Главнымн среди них являются так называемый фотоэлектрический эффект и фотохимические эффекты.
В явлениях такого рода ие происходит передачи отдельной частице энершш, пропорцнопалыюй интенсивности света, как итого требует волновая теория, а свет скорее напоминает мелкий град. Энергия, сообшеннан вторичным частицам, не зависит ог интенсивности света, з определяется лишь его частотой (в соответствии с законом «,— 7>т). Из года в год росло число пабл>одепий, подтверждавших это свойство света, в результате чего слоитилагь ситуапия. когда припшось признать справедливость как волновой, так н корпускулярной теории света, причем первая подтверждалась явлением интерференции, а вторая — фотоэлектрическим эффектом.
Только в самос последнее время развитие квантовой механики позволило >астнчно обьяснить такое парадоксальное положеппе, причем для этого пришлось откататься от основного принципа старой фкзнкк, а именно, от принципа детерминированной прин>пи сети. Развитие теории взаимодействия по«я с веществом потребовало расширения методов квантовой механики (квантование полей). Дчя злектромагнщього пш>я квантование бь>ло впервые проведено Дираком !541 и его работы составляют оснс>ву ква>позой оптики.
Обсуждение этих вопросов выходит, однако, за рамии настояний книги. Оптика движущихся тел является другой областью оптики, не затронутой в настоящей книге. Как и квантовая теория, она превратилась в широкий ншависнь>ь>й раздел знания, Псрвым паблюдеппыи явлением в этой области, отл>еченным в 1728 г. Джеймсол> Брэдли (1692 — 1762 гг.) !551, было явление аберрации «напою>ижных звезд», т. е. обнаружение небсы>ьшого разл>щия нх угловых положений, связанного с движением Земли относительно направления свг>очого луча.
Брэдлп правильно понял это явление, связав его с конечностью скорости распространения света, в результате чего ему. удалось определить послед>по>о. Мы уже упоминали п другие явления, относящиеся к оптике дв>«и<ущихся сред: Френель первый заинтересовался увлечением свюа движущимися теламн и показал, что световой эфир участвует в двнженви со скоростью, которая меньше скорости движущихся тел; затем Физо зкспери»>ептально продемонстрировал такое частичное увлечение света в опытах с текущей водой.
Христиан Допплер (1803--1853 гг.) !561 исследовзл эффекты, связанные с движением источника света или пабл>одателя, и сформулировал хоро>ио известный принцип, названный сто имснеь«. До тех пор, пока теория упругого светового эфира считалась верной, з область исследований и точность измерений были достаточно ограниченными, идея Френеля о частичном увлечении света была способна объяснить все наблюдаемь>е явления. Электромагнитная жг теории света встретилась здесь с трудностями фундаментального характера Герц первый попытался обобв>ить уравнения Максвелла на случай движущихся тел. Однако его формулы противоречили некоторым злектромаг>п>тиым н оптическим измерениям. Огромную роль сыграла тег>рия Геидрика Антона Лорениз (1853 — 1928 гг.), ком>рый предположил, что «эфир в состоянии абсолютного покоя> является нос>мелем электромагнитного поля, и вывел свонствз материальных тел из взаимодействия элементарных электрических частиш — электронов.
Бму удалось показать, что фреиелевскис коэ>)н)ио>велты увлечения света можно получить пз его теории и все известные в то время (1895 г.) явления можно объяснить на основании сто гипотезы !57). Однако в результате колоссального увеличения точносю> из»>зрения оптических путей, достигнутого с помощью интерферометра Альберта Абрагзмз Майке«ьсона (1852 — 1931 гг.), возникла новая трудцосгзл оказалось нева>можньг«обнаружить «эфирный ветер», наличие которого следовало пз теории «неподви>квого э>л«ра» !58, 59!.
Эта трудность была преодолена в 1905 г, Альбертом Эйнштейном !60! в его специалыюй теории относитвтьиости. 22 нстогкческое вваданкс Эта теория основана на критике старых представлений о времени и прострап. ство ц приподнт к отказу от евклидовой геометрии и обычного понеггеш о!шсвремснностн. Ее дальнейшее равнение, так называемая общая теории атно снтельносен (61), характеризуется совершенно новым подходом к гравитационным явлениям — «геомстризацией» пространственно-временного континуума.
Применение этой теории требует использования шееппа.лькыч матсматическнх и физических методов, которые (хотя опн н связаны во многих случаях с оптикой) лучше рассматривать спдельно. Масло же оптических явлений, в которых движение тел (т. е. источников света) играет существенную роль, весьма незначительно. ЛИТЕРАТУРА ") 1. 2, Р г се ь11еу, Н!ь1агу апд Ргеьеп1 Мз(е а! Омсачепез ге!аипб 1а Уел!оп, Ыяш зпд Са!ешп, 2 Уа!з, 1.алдан, 1772. 2. '!Ъ У а а и К, А Самые Ы 1.ес1пгеь ап Ха(пга( РЬИаьарЬу апд Ше Мескашса!Агы, ).алдан, !845, Уа).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
